CN104293205A - 水性金刚石抛光液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性金刚石抛光液，由下列重量分数的组分组成：金刚石微粉：0.01%-10%；分散剂：0.2%-6%；悬浮剂：0.1%-3%；pH调节剂：0.1%-5%；杀菌剂：0.1%-0.5%；消泡剂：0.1%-0.5%；悬浮助剂：2%-50%；去离子水：40%-80%。本发明还提供一种上述水性金刚石抛光液的制备方法。

Description

水性金刚石抛光液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种研磨抛光加工用的抛光液，尤其涉及一种水性金刚石抛光液及其制备方法。

背景技术

抛光液是抛光技术中的关键要素，其性能直接影响抛光后的表面质量。金刚石微粉广泛应用于机械、电子、冶金、建筑及国防等各个领域，是研磨抛光不锈钢、硬质合金、玻璃、宝石、陶瓷、集成电路等高硬材料的理想磨料。金刚石微粉既可作散粒磨料使用，又可制成油性或水性的抛光液、研磨膏、研磨片、砂纸等使用。随着精密加工的迅速发展，近年来金刚石抛光液发展很快。与研磨膏相比，由于抛光液能迅速带走加工过程中所产生的热量及研磨屑，因而更适宜于大规模工业化生产。与油性抛光液相比，水性金刚石抛光液由于环保低毒、无腐蚀性、后处理简单等优势应用更为广泛。与硅溶胶等抛光液相比，金刚石抛光液的抛光效率能提高几倍，表面粗糙度显着降低，因而常用于抛光多种难加工的硬脆材料，例如多种晶体及硬盘磁头、微晶玻璃等工件。但是由于微米级金刚石微粉比重大而容易沉淀，致使抛光液体系的稳定性较差，影响了抛光效果，这些问题限制了金刚石抛光液的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种稳定性好的水性金刚石抛光液。

另外，本发明还提供一种上述水性金刚石抛光液的制备方法。

一种水性金刚石抛光液，由下列重量分数的组分组成：

一种水性金刚石抛光液的制备方法，包括如下步骤：

将去离子水、分散剂、悬浮助剂、金刚石微粉混合后，分散成沉淀疏松的金刚石微粉溶液，该分散方法采用机械搅拌、超声振荡及机械球磨中的一种或几种的配合，分散时间为1-2小时；

将悬浮剂加入到所述金刚石微粉溶液中，继续分散得到悬浮稳定的水性金刚石抛光液，该继续分散的方法采用机械搅拌、超声振荡及机械球磨中的一种或几种的配合，分散时间为1-2小时；

加入杀菌剂、消泡剂和pH调节剂，调节水性金刚石抛光液的pH值为2-12。

本发明具有上述组成的水性金刚石抛光液稳定性好，抛光效率高。

具体实施方式

本发明的水性金刚石抛光液，由下列重量分数（以下用“wt%”表示）的组分组成：

所述金刚石微粉选用单晶或多晶金刚石微粉，金刚石微粉的粒径范围为0.5μm-100μm。

所述分散剂选用聚乙烯醇、聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、聚磷酸钠、六偏磷酸钠、丙烯酸共聚物、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸衍生物、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的混合物。

所述悬浮剂选用羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟烷基纤维素、沉淀白炭黑、气相白炭黑、膨润土及其衍生物、有机粘土、硅酸镁铝、聚丙烯酸、丙烯酸共聚物中的一种或几种的混合物。

所述pH值调节剂选用氨水、二乙醇胺、三乙醇胺、二羟乙基乙二胺、盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种的混合物；抛光液的pH值根据需要在2-12范围内调节。

所述杀菌剂选用苯甲酸钠、氯化钠、胺类化合物、取代芳烃、异噻唑啉酮中的一种或几种的混合物。

所述消泡剂选用有机硅化合物、聚醚、改性聚醚中的一种或几种的混合物。

所述悬浮助剂选用甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、乙二胺中的一种或几种的混合物。

上述水性金刚石抛光液的制备方法，包括如下步骤：

将去离子水、分散剂、悬浮助剂、金刚石微粉混合后，分散成沉淀疏松的金刚石微粉溶液。分散方法可以采用机械搅拌、超声振荡、机械球磨中的一种或几种的配合。分散时间以1-2小时为宜。

将悬浮剂加入到金刚石微粉溶液中，继续分散得到悬浮稳定的水性金刚石抛光液。分散方法可以采用机械搅拌、超声振荡、机械球磨中的一种或几种的配合。分散时间以1-2小时为宜。

最后加入杀菌剂、消泡剂和pH调节剂，根据需要调节水性金刚石抛光液的pH值，调节范围为2-12。

上述水性金刚石抛光液很少发生沉淀，稳定性好，抛光效率高。

下面结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。实施例1-3中的“wt%”表示重量百分数。

实施例1

取一烧杯，依次加入80wt%的去离子水、0.5wt%的聚乙烯醇、2wt%的聚乙二醇、2wt%的中位粒径D50为6.065μm的单晶金刚石微粉，超声振荡2小时，得到分散成沉淀疏松的金刚石微粉溶液。再加入1.5wt%的硅酸镁铝，继续磁力搅拌1小时，最后加入0.2wt%苯甲酸钠和0.2wt%二甲基硅油，用碳酸钠调节pH值为9，补足余量的去离子水即制得稳定悬浮的重量比为2wt%的金刚石抛光液。

用上述配制好的抛光液，在自动抛光机上抛光不锈钢，抛光前工件表面粗糙度在3μm左右。抛光压力为3.0kPa，转速为150rpm，抛光液流量为5mL/min，抛光时间为5min，抛光后，不锈钢的表面粗糙度变为0.6μm，抛光表面划痕均匀，金相显微镜下观察无明显深划痕和孔洞缺陷。

实施例2

取一烧杯，依次加入80wt%的去离子水、1wt%的六偏磷酸钠、4wt%的乙二胺、2wt%的中位粒径D50为3.516μm的单晶金刚石微粉，超声振荡2小时，得到分散成沉淀疏松的金刚石微粉溶液。再加入1.5wt%的膨润土，继续磁力搅拌1小时，最后加入0.2wt%苯甲酸钠和0.2wt%二甲基硅油，用磷酸调节pH值为8，补足余量的去离子水即制得稳定悬浮的重量比为2wt%的金刚石抛光液。

用上述配制好的抛光液，在自动抛光机上抛光不锈钢，抛光前工件表面粗糙度在2μm左右。抛光压力为3.0kPa，转速为150rpm，抛光液流量为5mL/min，抛光时间为5min，抛光后，不锈钢的表面粗糙度变为0.3μm，抛光表面划痕均匀，金相显微镜下观察无明显深划痕和孔洞缺陷。

实施例3

取一烧杯，依次加入75wt%的去离子水、1wt%的聚丙烯酰胺、10wt%的乙醇、2wt%的中位粒径D50为1.035μm的单晶金刚石微粉，超声振荡2小时，得到分散成沉淀疏松的金刚石微粉溶液。再加入1.5wt%的聚丙烯酸，继续磁力搅拌1小时，最后加入0.2wt%苯甲酸钠和0.2wt%二甲基硅油，用三乙醇胺调节pH值为8，补足余量的去离子水即制得稳定悬浮的重量比为2wt%的金刚石抛光液。

用上述配制好的抛光液，在自动抛光机上抛光不锈钢，抛光前工件表面粗糙度在1-2μm左右。抛光压力为3.0kPa，转速为150rpm，抛光液流量为5mL/min，抛光时间为5min，抛光后，不锈钢的表面粗糙度变为0.1μm，抛光表面划痕均匀，金相显微镜下观察无明显深划痕和孔洞缺陷。

Claims (10)

1.一种水性金刚石抛光液，由下列重量分数的组分组成：

2.如权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：该金刚石微粉的粒径范围为0.5μm-100μm。

3.如权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：该分散剂选用聚乙烯醇、聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、聚磷酸钠、六偏磷酸钠、丙烯酸共聚物、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸衍生物、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的混合物。

4.如权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：所述悬浮剂选用羧甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟烷基纤维素、沉淀白炭黑、气相白炭黑、膨润土及其衍生物、有机粘土、丙烯酸共聚物中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：所述悬浮剂为硅酸镁铝或聚丙烯酸。

6.如权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：该pH调节剂选用氨水、二乙醇胺、三乙醇胺、二羟乙基乙二胺、盐酸、硫酸、磷酸、硝酸、醋酸、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种的混合物；抛光液的pH值在2-12范围内。

7.如权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：该消泡剂选用有机硅化合物、聚醚、改性聚醚中的一种或几种的混合物。

8.如权利要求1所述的水性金刚石抛光液，其特征在于：所述悬浮助剂选用甲醇、乙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇、乙二胺中的一种或几种的混合物。

9.一种水性金刚石抛光液的制备方法，包括如下步骤：

将去离子水、分散剂、悬浮助剂、金刚石微粉混合后，分散成沉淀疏松的金刚石微粉溶液，该分散方法采用机械搅拌、超声振荡及机械球磨中的一种或几种的配合，分散时间为1-2小时；

将悬浮剂加入到所述金刚石微粉溶液中，继续分散得到悬浮稳定的水性金刚石抛光液，该继续分散的方法采用机械搅拌、超声振荡及机械球磨中的一种或几种的配合，分散时间为1-2小时；

加入杀菌剂、消泡剂和pH调节剂，调节水性金刚石抛光液的pH值为2-12。

10.如权利要求9所述的水性金刚石抛光液的制备方法，其特征在于：所述悬浮剂为硅酸镁铝或聚丙烯酸。